CN103422135A - 具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，包括下列步骤：提供一金属工件；进行第一次前处理以清洁金属工件表面；以蚀刻剂蚀刻该金属工件表面，并配合缓蚀剂以缓和蚀刻程度；对该金属工件的表面进行第二次前处理，如酸洗与化抛；对该金属工件的表面进行阳极处理以形成具有微孔洞的氧化膜；活化该金属工件经过阳极处理的表面；对该金属工件的表面染色；对该金属工件表面形成的微孔洞进行封孔处理；最后，以除灰剂清洁该金属工件完成后的表面。

Description

具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法

技术领域

本发明为一种具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，特别是指一种利用金属表面加工技术在金属工件表面形成具有止滑皮革触感。

背景技术

金属表面处理技术通常是指金属经初步加工成型后，经修饰或美化金属表面，再进一步以化学或是机加工方式改变金属表面的材料性质。或称金属表面加工（metal surface finishing）。

愈来愈多的电子产品金属壳体或金属零件通过金属表面处理，以充分发挥或提高制品的特性及价值，例如应用电镀（plating）、阳极处理（anodizing）、涂装（coating）等工业技术，达到各种的目的。

针对产品周期短的电子产品，金属壳体尤其扮演关键的角色，制造业者更是不断的推陈出新，以期在最短的时间内能吸引使用者的注意力。然而，经过金属表面加工后的金属壳体的表面通常偏向光滑，使用者握持时可能产生滑溜的感觉，本发明人有感上述问题的可改善，乃潜心研究并配合学理的运用，而提出一种具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，在金属工件表面形成细致的微粒结构，以改变一般金属工件的表面过于光滑的情形，提供使用者在触摸时具有止滑皮革的触感。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，包括下列的步骤：

提供一金属工件；

进行第一次前处理以清洁金属工件的表面；

以蚀刻剂蚀刻该金属工件的表面，并配合缓蚀剂以缓和蚀刻的程度；

对该金属工件的表面进行第二次前处理；

对该金属工件的表面进行阳极处理以形成具有微孔洞的氧化膜；

活化该金属工件的经过阳极处理的表面；

对该金属工件的表面进行染色；

对该金属工件的表面形成的微孔洞进行封孔处理；及

以除灰剂清洁该金属工件的表面。

依据本发明的一种实施例，其中上述对该金属工件进行第一次前处理的步骤包括对该金属工件的表面进行脱脂及水洗的子步骤。

依据本发明的一种实施例，其中第二次前处理该金属工件的表面包括：对该金属工件表面进行酸洗及化学抛光以产生雾化效果。

本发明具有以下有益效果：本发明通过蚀刻所形成的纹路较类似于皮革表面不规则的凹凸纹路结构，再加上对凹凸结构再进行阳极处理后，更形成细致的微粒结构触感。

为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及效果，请参阅以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造流程示意图。

图2A为本发明的金属工件的结构示意图。

图2B为图2中A部分的放大示意图。

图3为利用本发明的制造方法所产生的金属工件表面经蚀刻放大后的结构示意图。

图4为利用本发明的制造方法所产生的金属工件表面完成后的结构放大示意图。

【主要元件符号说明】

金属工件100

基层101

表层102

表层细部结构103

蚀刻后凹凸结构104

阳极处理后微粒结构105

具体实施方式

请参考图1，为本发明具有止滑皮革质感表面的金属工件制造流程示意图。首先，本发明具有止滑皮革质感表面的金属工件制造方法，提供一金属工件。本实施例以电子产品金属壳体为例，为配合后续相关步骤，其适合的金属材料为铝合金金属工件，优选为依据美国铝业协会（AluminiumAssociation）编号，铝合金6000系及5000系，其中5000系指的是铝镁合金，6000系指的是铝镁硅合金。

金属工件可以依据所需要的外形，进行机械加工。在某些的需求情况下，也可以针对金属工件先加以喷砂。这些成形的部分属现有技术，本发明不予以详细介绍。以下分别描述本发明所利用的金属表面加工的步骤、可行的参数，以及优选参数。

由于铝合金工件经过机械成形加工，通常残留一些油脂或污垢。首先需要先清洁该铝合金工件的表面，以适合后面的步骤，在本实施例中，如图1所示的，包括步骤P1的脱脂（degreasing）以去除附着在金属工件表面的油脂或污垢。此步骤可视为第一次前处理（pretreatment）步骤。

脱脂的实施参数，可以是利用浓度1-50%的脱脂剂（Degreasingagent），在温度摄氏10-90度之下进行。脱脂剂的浓度视金属工件应用的场合而定。本实施例以电子产品金属壳体为例，优选参数为3-5%的脱脂剂，温度为50度左右（注：本发明的温度单位均为摄氏）。

脱脂之后需要至少一道的水洗，以洗去残留的脱脂剂，水洗流程可以是一至五道，温度可以是5-95度，优选是温度为25度左右，次数为两道即可。在后续的步骤中，需要水洗，以洗去前一道步骤之后残留的化学溶液，其参数如同上述的，后面不再针对水洗予以赘述。

接着为步骤S2的蚀刻，以化学药剂蚀刻该金属工件的表面，包括用蚀刻剂以蚀刻该金属工件表面、以及用缓蚀剂（也可以称为腐蚀抑制剂）以减缓蚀刻速度。本发明在阳极处理之前，将金属工件加以蚀刻，特别是配合缓蚀剂，藉此可以使金属工件表面产生如同皮革触感的凹凸结构，如图2A及图2B所示的。图2A表示金属工件100的剖视示意图，包括基层101及表层102。图2B为图2A中A部分的放大图，图2B与图3作为对照，图2B表示未加入缓蚀剂的蚀刻后金属工件表面。图3表示本发明经过配合缓蚀剂蚀刻后的表层103形成凹凸结构104。此图仅是示意表达，实际上经过蚀刻后，将产生略为弧形，不规则的凹凸结构，类似于纹路的结构。

本实施例中，蚀刻剂为含有至少一种过渡金属盐类的溶液。举例来说，该蚀刻剂可以是选自铁、铜及镍金属盐类的其中一种或多种混合搭配的溶液，如氯化铁、硫酸铜、硫酸镍，溶液的浓度可以是0.1-10g/L。缓蚀剂可以为长链型界面活性剂，该缓蚀剂为阳离子、阴离子及非离子长链型界面活性剂各别或多种混合搭配，浓度可以是1-500PPM（part per million，百万分之一）。

本实施例蚀刻的优选参数为，蚀刻剂包括有3.2g/L的氯化铁（FeCl₃）及0.6g/L的硫酸铜（CuSO₄），缓蚀剂为50PPM的十二烷基苯环酸钠，温度为摄氏40±5度。蚀刻时间为1-15分钟，可以视金属工件需要蚀刻的程度而决定。以硫酸铜溶液与铝合金工件经过蚀刻后的过程来说，其化学反应表示为：3Cu⁺²+2Al  3Cu+2Al⁺³。

刻蚀之后，进行以化学抛光为主的第二次前处理步骤P2，也即利用化学抛光该金属工件的表面以产生雾化效果，或简称化抛。前处理步骤P2包括步骤P21第一次酸洗（first pickling）该金属工件、步骤P22化学抛光该金属工件的，以及步骤P23第二次酸洗（second pickling）该金属工件。每一步骤之后包括至少一道水洗流程，水洗流程可以是一至五道，优选是两道即可。

酸洗可以利用1-50ml/L的酸性溶液，在温度10-90度之下进行；本实施例酸洗优选的参数为20ml/L的硝酸溶液，温度25度左右。

化抛可以是1-85%的一种或多种酸性溶液，例如磷酸、硫酸等，温度为10-90度；本实施例优选的参数为85%磷酸溶液，温度90-93度左右，时间为1-10秒。特别说明的，为配合本发明能产生具有止滑皮革质感表面，化抛的光泽度（gloss）建议小于6。

接着为步骤S3的阳极处理，也即阳极处理该金属工件的表面以形成具有微孔洞氧化膜。本发明的阳极处理可行的参数范围如下面表1。

表1、本发明的阳极处理（步骤S3）的参数范围

本发明经测试后，阳极处理的优选参数包括浸泡于浓度为20wt%至25wt%的硫酸溶液，温度为摄氏15至25度，电流密度1.4安培（A）/每平方公尺（dm²），处理时间为至少30分钟。水洗的温度优选约为25度，次数两道。

经过阳极处理后，接着为步骤S4，活化该金属工件经过阳极处理的表面以提升染色效果；活化剂可充分活化金属工件表面，以利后续表面处理。活化的参数可以是酸性溶液1-50ml/L，温度5-95度，时间5-90分钟。之后水洗1-5道。本实施例优选的参数为，20ml/L硝酸，温度在25度左右，之后进行两道水洗，温度25度。活化的目的在于移除阳极氧化所形成硅灰杂质，以提升整体的染色性。

活化之后为步骤S5，染色该金属工件的表面。此步骤利用一般商用铝合金染料，温度5-50度，处理时间0.1-10分钟。优选的参数建议为温度40度，处理时间1-6分钟。之后以温度25度左右，进行两道水洗。

为加强氧化膜的结构抗污性，本发明进行步骤S6的封孔（Sealing）流程，以封孔剂封孔处理该金属工件的表面微孔洞，一般阳极处理后的封孔操作方式为使用商用型醋酸镍封孔剂。本发明的封孔为商用型醋酸镍封孔剂1-15g/L，温度为5-95度，时间为5-90分钟。上述商用型醋酸镍封孔剂是指目前现有以醋酸镍盐为主的封孔剂。

上述封孔建议优选的参数为，将该铝合金工件浸泡于浓度为7g/L的商用型醋酸镍封孔剂，温度为摄氏90±5度，时间30分钟。

最后，本发明为除灰的流程，步骤S7，以清除铝合金工件表面附着灰状物，通常是以酸性溶液作为除灰剂清洗该金属工件，再水洗该金属工件。本发明的除灰流程参数可以是酸性溶液1-50ml/L，温度5~95度。之后进行1-5道的水洗，温度可为5-95度。

本发明为适合于电子产品的壳体特性，其中除灰流程优选是以浓度20ml/L的硝酸作为除灰剂，温度约25度处理。之后仍是以温度约25度的水洗至少两道。

请参考图4，经过本发明的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，本发明提供一种具有止滑皮革质感表面的铝合金工件。原来经过蚀刻后的金属工件表面，形成凹凸结构104，然后再经过化学抛光、酸洗及阳极处理等后续步骤，在图3的凹凸结构104的基础下，再形成更细致的微粒结构105，此种蚀刻配合阳极处理后微粒结构105的表面，触摸时具有止滑皮革质感的感觉，给予使用者有皮革质感的错觉。

本发明通过蚀刻所形成的纹路较类似于皮革表面不规则的凹凸纹路结构，再加上对凹凸结构再进行阳极处理后，更形成细致的微粒结构触感。与单纯经过喷砂处理的表面并不相同，喷砂后的表面为圆形坑洞或角形坑洞，所产生的高低粗糙度也与本发明蚀刻加上阳极处理后的细致程度不同。

一般的电子产品的金属壳体经过表面加工处理后，其表面偏于光滑，对有些使用者在触摸时的感觉，可能产生滑溜之感。通过本发明的制造方法，产生的具有止滑皮革质感表面的金属工件，可以特别地在金属表面形成细致的微粒结构，配合蚀刻形成的纹路，如同具有止滑皮革质感的触感，在使用者握持电子产品时，可提供一些止滑的功能。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，包括下列的步骤：

提供一金属工件；

进行第一次前处理以清洁所述金属工件的表面；

以蚀刻剂蚀刻所述金属工件的表面，并配合缓蚀剂以缓和蚀刻的程度；

对所述金属工件的表面进行第二次前处理；

对所述金属工件的表面进行阳极处理以形成具有微孔洞的氧化膜；

活化所述金属工件的经过阳极处理的表面；

对所述金属工件的表面进行染色；

对所述金属工件的表面形成的所述微孔洞进行封孔处理；及除灰以清洁所述金属工件的完成后的表面。

2.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，对所述金属工件进行所述第一次前处理的步骤包括对所述金属工件的表面进行脱脂及水洗的子步骤。

3.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述蚀刻剂为含有至少一种过渡金属盐类的溶液，所述缓蚀剂为长链型界面活性剂。

4.根据权利要求3所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述蚀刻剂为选自下列至少一种的金属盐类的溶液：铁、铜及镍金属盐类；其中所述缓蚀剂为选自下列至少一种的长链型界面活性剂：阳离子、阴离子及非离子长链型界面活性剂。

5.根据权利要求3所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述金属工件为铝合金工件，所述蚀刻剂包括有3.2g/L的氯化铁及0.6g/L的硫酸铜，所述缓蚀剂为50PPM的十二烷基苯环酸钠，温度为摄氏40±5度。

6.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，对所述金属工件的表面进行所述第二次前处理包括：对所述金属工件的表面进行酸洗及化学抛光以产生雾化效果。

7.根据权利要求6所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述酸洗步骤的优选参数为5ml/L的硝酸溶液，温度为25度。

8.根据权利要求6所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，对所述金属工件的表面进行的所述化学抛光的参数为85%的磷酸溶液，温度为90-93度，时间为1-10秒。

9.根据权利要求8所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述化学抛光的光泽度为小于6。

10.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述阳极处理的步骤包括将所述金属工件浸泡于浓度为20wt%至25wt%的硫酸溶液，温度为摄氏15至25度，电流密度为1.4安培/每平方公尺，处理时间为至少30分钟。

11.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，活化所述金属工件包括将所述金属工件浸泡于20ml/L的硝酸溶液，温度为摄氏25±5度。

12.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述封孔步骤包括将所述铝合金工件浸泡于7g/L的醋酸镍封孔剂，温度为摄氏90±5度，时间为30分钟。

13.根据权利要求1所述的具有止滑皮革质感表面的金属工件的制造方法，其特征在于，所述除灰步骤包括以20ml/L的硝酸溶液处理，温度为摄氏25±5度。

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